JP2021151008A - 回転電機の電機子巻線 - Google Patents

Abstract

【課題】 接続部の過熱を抑制できる回転電機の電機子巻線を提供すること。【解決手段】 実施形態によれば、巻線の各相は、第１及び第２の相帯からなる２つの相帯に分けられた３つの並列回路を有し、各並列回路は接続側コイルエンド及び反接続側コイルエンドでそれぞれ互いに直列接続される上コイル片と下コイル片の２つのコイル片からなり、接続側コイルエンドのコイルピッチと反接続側コイルエンドのコイルピッチとの差が２であり、一つの相帯中の上下コイル片の相対位置を極中心から順に数えた位置で表した場合に、第１及び第３の並列回路の上下コイル片が、極中心から１，３，４，６，７，９，１０，１２番目の位置に配置され、第２の並列回路の上下コイル片が、極中心から２，５，８，１１番目の位置に配置され、極中心から１番目の位置にある上コイル片と、極中心から１０番目の位置にある下コイル片とが接続され、極中心から１番目の位置にある下コイル片と、極中心から１０番目の位置にある上コイル片とが接続されている。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、回転電機の電機子巻線に関する。

回転電機を軸方向から見た断面の例を図７に示す。図７中、θは中心軸ｚを中心として回転子が回転する方向を示す。

例えば大容量の回転電機においては、電機子巻線は、図７に示されるように上コイル片１５と下コイル片１６を、電機子鉄心１２に設けられたスロット１３に２層に配置し、これを直列に接続することによって発生電圧を高め、機器容量を増大している。しかし、電機子巻線の電圧が高くなると耐電圧のために電機子巻線の主絶縁厚さが厚くなり、その結果として導体部分の断面積が減少して電流密度が増加し、損失増加を招く。

また、特に電機子巻線を主絶縁の外側から冷却するような間接冷却方式の機械では、主絶縁厚さが厚くなることは熱抵抗の増加を招き、電機子巻線の温度上昇が大きくなる問題がある。このため、電機子巻線を複数の並列回路に分けることにより、機器の容量はそのままにして電機子巻線の電圧を低減して主絶縁厚さを薄くし、損失低減および冷却能力の向上を図ることが実施されている。また、間接冷却方式の大容量機ではスロット数を多くして電機子巻線の冷却周長を増加することが一般的であるため、極数以上の並列回路を有する電機子巻線が必要となっている。

例えば２極機において３並列回路を超えるような並列回路を有する電機子巻線を適用した場合には、各並列回路の発生電圧を完全に同一にすることができないため、並列回路間の循環電流が発生し、電機子巻線の損失を増加する問題が発生する。

この循環電流損失を低減するためには、各並列回路の発生電圧の不平衡をできる限り小さくすることが肝要であり、このために各相帯中の各並列回路に属するコイル配置に特別な配慮を必要とする。

このようなコイル配置を改善した例については、例えば、ルドルフ・ヘイバーマンの米国特許（特許文献１）やディーン・ハリングトンの米国特許（特許文献２）に開示されており、また、特許文献１には、並列回路毎の電圧の大きさの偏差については０．４％以内、位相角の偏差については０．１５度以内という基準が示されている。

一方、上述の特許文献では、３つの並列回路が全て極をまたぐことから、極間のジャンパ線が多くなって、コイルエンド部の構造が複雑になるという問題があるが、デイビッド・ウィルヤングの米国特許（特許文献３）には、３つの並列回路のうち、２つの並列回路を１つの極のコイル片のみで構成する電機子巻線が開示されている。

米国特許第２，７７８，９６３号明細書 米国特許第３，１５２，２７３号明細書 米国特許第３，６６０，７０５号明細書

図８は、特許文献３に示される電機子巻線の１相分を示す展開模式図であり、図９は、同電機子巻線の３相分を示したものである。各図中のｚは回転電機の軸方向を示し、θは回転子の回転方向を示す。

図８に示すように、Ｐａを極中心とする極（例えばＮ極）を形成する第１の相帯１７およびＰｂを極中心とする極（例えばＳ極）を形成する第２の相帯１８のそれぞれの左右端部から引き出される巻線口出し部（２箇所）において、それぞれ、口出し接続導体２１（２本）とジャンパ線２０ａのピン（１本）とが合わせて３本隣り合って並ぶように配置されている。

これら口出し接続導体およびジャンパ線（これらを総称して「接続導体」と称する。）が３本並んだ構成であれば、図９のように３相分の電機子巻線を配置した場合には、他相の接続導体と重なるため、周方向６箇所に、計６本の接続導体が密集する部分（接続導体密集部分）９１が形成される。但し、図９中の左右端部にある部分９１ａ，９１ｂは、合わせて１つの接続導体密集部分９１を形成する。

この接続導体の部分については、絶縁テープを巻回するなどにより、各導体間の絶縁を保つと同時に、導体を流れる電流によるジュール損やもれ磁束によって生じる渦電流損による発熱を抑えることが重要であり、冷却ガスを流すための空間を確保する必要があるが、前記のように、多数の接続導体が集まると、この部分に冷却ガスが流れにくくなるため、過熱による絶縁損傷や、巻線の溶損などに至る可能性がある。

本発明が解決しようとする課題は、接続部の過熱を抑制できる回転電機の電機子巻線を提供することにある。

実施形態によれば、鉄心に設けられた７２個のスロットに納められる３相２極の２層巻き電機子巻線であって、当該巻線の各相は、第１及び第２の相帯からなる２つの相帯に分けられた３つの並列回路を有し、各並列回路は接続側コイルエンド及び反接続側コイルエンドでそれぞれ互いに直列接続される上コイル片と下コイル片の２つのコイル片からなり、接続側コイルエンドのコイルピッチと反接続側コイルエンドのコイルピッチとの差が２であり、一つの相帯中の上下コイル片の相対位置を極中心から順に数えた位置で表した場合に、第１及び第３の並列回路の上下コイル片が、極中心から１，３，４，６，７，９，１０，１２番目の位置に配置され、第２の並列回路の上下コイル片が、極中心から２，５，８，１１番目の位置に配置され、極中心から１番目の位置にある上コイル片と、極中心から１０番目の位置にある下コイル片とが接続され、極中心から１番目の位置にある下コイル片と、極中心から１０番目の位置にある上コイル片とが接続されている、回転電機の電機子巻線が提供される。

本発明によれば、接続部の過熱を抑制できる回転電機の電機子巻線を提供することができる。

第１の実施形態に係る回転電機の電機子巻線の１相分を示す展開模式図。 同実施形態に係る回転電機の電機子巻線の３相分を示す展開模式図。 第２の実施形態に係る回転電機の電機子巻線の１相分を示す展開模式図。 同実施形態に係る回転電機の電機子巻線の３相分を示す展開模式図。 第２の実施形態の変形例１に係る回転電機の電機子巻線の１相分を示す展開模式図。 第２の実施形態の変形例２に係る回転電機の電機子巻線の１相分を示す展開模式図。 電機子鉄心および電機子巻線を含む回転電機の軸方向断面図。 従来の回転電機の電機子巻線の１相分を示す展開模式図。 同電機子巻線の３相分を示す展開模式図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
最初に、第１の実施形態について説明する。

本実施形態では、３相２極７２スロットを備えた回転電機に適用される３並列回路を有する電機子巻線に関して説明する。

図１は、第１の実施形態に係る回転電機の電機子巻線の１相分を示す展開模式図であり、図２は、同電機子巻線の３相分を示したものである。各図中のｚは回転電機の軸方向を示し、θは回転子の回転方向を示す。

図１に示されるように回転電機の電機子１１は、積層鉄心よりなる電機子鉄心１２に７２個のスロット１３を設けてあり、２極３相３並列回路の電機子巻線はスロット１３に２層に納められている。

各相の電機子巻線は、スロット１３内の上部に納められる上コイル片１５と、スロット１３内の下部に納められる下コイル片１６とを有し、これら上下コイル片１５，１６の端部同士が巻線口出し部に接続される接続側コイルエンド１９ａと、その軸方向反対側で巻線口出し部に接続されない反接続側コイルエンド１９ｂとにおいてそれぞれ直列に接続して構成されている。

さらに、各相の電機子巻線は、上下コイル片１５，１６を、電機子鉄心１２に設けられた１２個のスロット１３に納めている第１の相帯１７と、同じく１２個のスロット１３に納めている第２の相帯１８とを有している。

第１の相帯１７および第２の相帯１８は、３相の各相を２つに分けて割り当てた積層鉄心の７２個のスロットにそれぞれ上コイル片１５及び下コイル片１６を２層に収めてこれらを順次直列接続して同一相を形成するようにした巻線部分である。

各相の電機子巻線はそれぞれ３つの並列回路を有しており、図示されるように○の中に１，２，３という回路番号を付して各並列回路を識別している。なお、回路番号は単に説明の便宜上、その並列回路を特定するために付した符号であって、どのような符号をどのような順番に付してもかまわないものである。

各相帯１７，１８の上コイル片１５は、接続側および反接続側のコイルエンド１９ａ，１９ｂで所定のコイルピッチだけ離れた位置にある対応する下コイル片１６と接続されて３つの並列回路１〜３（第１〜第３の並列回路）を構成しており、これらの回路は、接続側コイルエンド１９ａに設けられる口出し接続導体２１、ジャンパ線２０ａ、極間ジャンパ線２０ａ’を介して並列接続されることで電機子巻線を形成している。

図１は、相帯１７と１８の配置をわかりやすくするために、それぞれを離して記載している例であるが、これは図を見やすくする目的のためであって、この図示のコイルピッチに限定されるものではない。

図１に示されるように、本実施形態の電機子巻線は、従来例の図８とは異なり、接続側コイルエンド１９ａのコイルピッチが反接続側コイルエンド１９ｂのコイルピッチよりも２小さくなっている。具体的には、各相帯において、接続側コイルエンド１９ａ側では例えば極中心から１番目の位置にある上コイル片１５と、極中心から１０番目の位置にある下コイル片１６とが接続され、極中心から１番目の位置にある下コイル片１６と、極中心から１０番目の位置にある上コイル片１５とが接続されている。また、各相帯１７、１８の接続側コイルエンド１９ａに１２本／相のジャンパ線２０ａおよび１本／相の極間ジャンパ線２０ａ’を設けることにより、第１の相帯１７における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が極中心Ｐａ側から順に１，２，１，１，２，１，１，２，１，１，２，１となり、第２の相帯１８における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が極中心Ｐｂ側から順に３，２，３，３，２，３，３，２，３，３，２，３となるように接続されている。

並列回路１は、第１の相帯１７において上下コイル片１５，１６が２つの口出し接続導体２１間にて３本のジャンパ線２０ａを経由して接続されており、一方の口出し接続導体２１からの接続順で表すと、上コイル片１５の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１２，１０，９，７，６，４，３，１番目の順になるように、かつ、下コイル片１６の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１，３，４，６，７，９，１０，１２番目の順になるように接続される。

一方、第３の並列回路（並列回路３）は、第２の相帯１８において上下コイル片１５，１６が２つの口出し接続導体２１間にて３本のジャンパ線２０ａを経由して接続されており、一方の口出し接続導体２１からの接続順で表すと、下コイル片１６の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１２，１０，９，７，６，４，３，１番目の順になるように、かつ、上コイル片１５の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１，３，４，６，７，９，１０，１２番目の順になるように接続される。

並列回路２は、第１の相帯１７においては、上下コイル片１５，１６が口出し接続導体２１と極間ジャンパ線２０ａ’との間にて３本のジャンパ線２０ａを経由して接続されており、当該口出し接続導体２１からの接続順で表すと、上コイル片１５の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１１，８，５，２番目の順になるように、かつ、下コイル片１６の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、２，５，８，１１番目の順になるように接続される。

また、並列回路２は、第２の相帯１８においては、上下コイル片１５，１６が口出し接続導体２１と極間ジャンパ線２０ａ’との間にて３本のジャンパ線２０ａを経由して接続されており、当該口出し接続導体２１からの接続順で表すと、下コイル片１６の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１１，８，５，２番目の順になるように接続され、かつ、上コイル片１５の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、２，５，８，１１番目の順になるように接続される。

ここで、相帯内の上下コイル片１５，１６の相対位置を極中心からの位置で表した場合の、各並列回路の上下コイル片１５，１６の位置と接続順をまとめると、表１のようになる。表中の並列回路毎に付された１〜１６の数値は、端子側の口出し接続導体２１の位置からの接続順を示している。

表１に示すように並列回路１，３の各８個の上下コイル片１５，１６が、極中心から１，３，４，６，７，９，１０，１２番目の位置に配置され、並列回路２の各４個の上下コイル片１５，１６については、極中心から２，５，８，１１番目の位置に配置されている。

この配置例では、表２に示すように、上下コイル片１５，１６が図８および図９に示した従来例の場合と同様の位置に配置されているが、ジャンパ線２０ａおよび極間ジャンパ線２０ａ’を用いることで、従来例と比べて接続の順序を変えている。

次に１相中の発生電圧の不平衡について説明するが、ここではその不平衡度を数値評価する手段として、一般に次の定義を採用する。すなわち、一相中の多数の並列回路のうちの１回路のみの電圧をｐ．ｕ．表示で表わしたものは、その並列回路の開放電圧と相全体としての平均電圧（相電圧）との比であって、その並列回路と相全体の電圧の大きさの不平衡の程度を表わす。同様に、１つの並列回路に発生する開放電圧と相電圧との位相角偏差はその並列回路と相全体の電圧の位相角の不平衡の程度を表わす。

この発生電圧の不平衡は、表１、表２で示した上下コイル片１５，１６の配置の順序には関係なく、位置によって決まるため、従来例と同様になる。

表３は第１の実施形態における電機子巻線の発生電圧の平衡度を示すものである。なお、本実施形態では平衡度はコイルピッチによって変化しない。表３に示すように第１の実施形態における電機子巻線では、電圧の大きさの偏差（ｐ．ｕ．電圧の１．０に対する偏差）は最大で０．２５％、位相角の偏差が０．０度と、図８、図９に示した従来例と同様の値となり、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％以内、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満たしていることがわかる。

以上のように第１の実施形態においては、並列回路毎の電圧について前述のルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準と同程度の平衡度を実現でき、循環電流を低減することができる。

また、第１の実施形態においては、図１に示すように、Ｐａを極中心とする極（例えばＮ極）を形成する第１の相帯１７およびＰｂを極中心とする極（例えばＳ極）を形成する第２の相帯１８のそれぞれの左右端部から引き出される巻線口出し部（２箇所）において、それぞれ、口出し接続導体２１（２本）が隣り合って並ぶように配置されている。すなわち、各相では、それぞれの巻線口出し部において隣り合って並ぶ接続導体の数が２本以下となるように構成されている。これは、従来例の図８のように接続導体が３本隣り合って並ぶように配置された構成とは異なる。

図１のように口出し接続導体が２本並んだ構成であれば、図２のように３相分の電機子巻線を配置した場合、他相の接続導体と重なるため、周方向６箇所に、計４本の接続導体が密集する部分（接続導体密集部分）９１が形成される。但し、図２中の左右端部にある部分９１ａ，９１ｂは、合わせて１つの接続導体密集部分９１を形成する。

接続側コイルエンド１９ａの各接続導体密集部分９１には、口出し接続導体２１（３本）と極間ジャンパ線２０ａ’のピン（１本）とが合わせて４本密集している。これは、従来例の図９のように接続導体が６本密集する構成とは異なる。

このように、接続導体密集部分９１では、１箇所に集まる接続導体が最大４本である。図９に示した従来例の電機子巻線の接続導体密集部分９１では、口出し接続導体２１（３本）とジャンパ線２０ａのピン（２本）と極間ジャンパ線２０ａ’のピン（１本）とが合わせて６本もあり、本実施形態の方が従来例よりも最大本数が減少していることがわかる。

このため、口出し接続導体およびジャンパ線（総称して接続導体）の部分において、空間が広くなり、接続導体の接続のための作業性が改善され、接続部の絶縁性、固定強度の確保が容易になるとともに、冷却ガスを流すための空間を確保することができ、導体を流れる電流によるジュール損やもれ磁束によって生じる渦電流損による発熱を抑え、より信頼性の高い電機子巻線を提供できる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。以下では、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図３は第２の実施形態に係る回転電機の電機子巻線の１相分を示す展開模式図であり、図４は、同電機子巻線の３相分を示したものである。

本実施形態では、接続側コイルエンド１９ａ側にジャンパ線２０ａは設けられず、代わりに反接続側コイルエンド１９ｂ側にジャンパ線２０ｂが設けられる。また、本実施形態では、並列回路２は、第１の相帯１７においては、極中心から数えた相帯内のスロット位置が１１番目ではない上コイル片１５が口出し接続導体２１に接続され、第２の相帯１８においては、極中心から数えた相帯内のスロット位置が２番目ではない上コイル片１５が口出し接続導体２１に接続される。

図３に示すように、本実施形態の電機子巻線は、反接続側コイルエンド１９ｂのコイルピッチが接続側コイルエンド１９ａのコイルピッチよりも２小さくなっている。具体的には、第１の実施形態の場合と同様、各相帯において、極中心から１番目の位置にある上コイル片１５と、極中心から１０番目の位置にある下コイル片１６とが接続され、極中心から１番目の位置にある下コイル片１６と、極中心から１０番目の位置にある上コイル片１５とが接続されている。また、各相帯１７、１８の反接続側コイルエンド１９ｂに１６本／相のジャンパ線２０ｂを設け、接続側コイルエンド１９ａに１本／相の極間ジャンパ線２０ａ’を設けることにより、第１の相帯１７における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が極中心Ｐａ側から順に１，２，１，１，２，１，１，２，１，１，２，１となり、第２の相帯１８における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が極中心Ｐｂ側から順に３，２，３，３，２，３，３，２，３，３，２，３となるように接続されている。

並列回路１は、第１の相帯１７においては、上下コイル片１５，１６が２つの口出し接続導体２１間にて４本のジャンパ線２０ｂを経由して接続されており、一方の口出し接続導体２１からの接続順で表すと、上コイル片１５の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１２，１，３，４，６，７，９，１０番目の順になるように、かつ、下コイル片１６の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１，３，４，６，７，９，１０，１２番目の順になるように接続される。

一方、第３の並列回路（並列回路３）は、第２の相帯１８においては、上下コイル片１５，１６が２つの口出し接続導体２１間にて４本のジャンパ線２０ｂを経由して接続されており、一方の口出し接続導体２１からの接続順で表すと、下コイル片１６の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１２，１，３，４，６，７，９，１０番目の順になるように、かつ、上コイル片１５の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１２，１０，９，７，６，４，３，１番目の順になるように接続される。

並列回路２は、第１の相帯１７においては、上下コイル片１５，１６が口出し接続導体２１と極間ジャンパ線２０ａ’との間にて４本のジャンパ線２０ｂを経由して接続されており、当該口出し接続導体２１からの接続順で表すと、上コイル片１５の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、５，８，１１，２番目の順になるように、かつ、下コイル片１６の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、５，２，１１，８番目の順になるように接続される。

また、並列回路２は、第２の相帯１８においては上下コイル片１５，１６が口出し接続導体２１と極間ジャンパ線２０ａ’との間にて４本のジャンパ線２０ｂを経由して接続されており、当該口出し接続導体２１からの接続順で表すと、下コイル片１６の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、５，８，１１，２番目の順になるように、かつ、上コイル片１５の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、５，２，１１，８番目の順になるように接続される。

ここで、相帯内の上下コイル片１５，１６の相対位置を極中心からの位置で表した場合の、各並列回路の上下コイル片１５，１６の位置と接続順をまとめると、表４のようになる。表中の並列回路毎に付された１〜１６の数値は、端子側の口出し接続導体２１の位置からの接続順を示している。

表４に示すように並列回路１，３の各８個の上下コイル片１５，１６が、極中心から１，３，４，６，７，９，１０，１２番目の位置に配置され、並列回路２の各４個の上下コイル片１５，１６については、極中心から２，５，８，１１番目の位置に配置されている。

第２の実施形態における電機子巻線の発生電圧の平衡度についても、第１の実施形態と同様となり、並列回路毎の電圧について前述のルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準と同程度の平衡度を実現でき、循環電流を低減することができる。

また、第２の実施形態においては、図３に示すように、Ｐａを極中心とする極（例えばＮ極）を形成する第１の相帯１７およびＰｂを極中心とする極（例えばＳ極）を形成する第２の相帯１８のそれぞれの接続側コイルエンド１９ａ側の巻線口出し部（２箇所）には、口出し接続導体２１（２本）が接近している部分と、口出し接続導体２１（１本）と極間ジャンパ線２０ａ’のピン（１本）とが接近している部分とがある。これは、従来例の図８の構成とは異なる。

図３のような構成であれば、図４のように３相分の電機子巻線を配置した場合には、他相の接続導体と重なるため、周方向３箇所に、計４本の接続導体が密集する部分（接続導体密集部分）９１が形成される。但し、図４中の左右端部にある部分９１ａ，９１ｂは、合わせて１つの接続導体密集部分９１を形成する。

反接続側コイルエンド１９ｂの各接続導体密集部分９１には、ジャンパ線２０ｂのピンが４本密集している。一方、接続側コイルエンド１９ａの各接続導体密集部分９１には、口出し接続導体２１が４本密集している。これは、従来例の図９の構成とは異なる。

また、第２の実施形態においては、図３に示すように、３相分の電機子巻線を配置した場合には、反接続側コイルエンド１９ｂには、ジャンパ線２０ｂが１相につき、１６本設けられており、ジャンパ線を取り出す箇所では、図４に示すように、ジャンパ線２０ｂのピンが合わせて４本密集している箇所が６箇所ある。

一方、接続側コイルエンド１９ａには、口出し接続導体２１が合わせて４本密集する箇所が３箇所である。そのほか、口出し接続導体２１（１本）と極間ジャンパ線２０ａ’のピン（１本）とが合わせて２本接近している部分が６箇所ある。

このように、接続導体密集部分９１では、１箇所に集まる接続導体が最大４本である。図９に示した従来例の電機子巻線の接続導体密集部分９１では、口出し接続導体２１（３本）とジャンパ線２０ａのピン（２本）と極間ジャンパ線２０ａ’のピン（１本）とが合わせて６本もあり、本実施形態の方が従来例よりも最大本数が減少していることがわかる。

このため、口出し接続導体およびジャンパ線（総称して接続導体）の部分において、空間が広くなり、接続導体の接続のための作業性が改善され、接続部の絶縁性、固定強度の確保が容易になるとともに、冷却ガスを流すための空間を確保することができ、導体を流れる電流によるジュール損やもれ磁束によって生じる渦電流損による発熱を抑え、より信頼性の高い電機子巻線を提供できる。

また、第１の実施形態と比較すると、ジャンパ線を接続側コイルエンド１９ａ側でなく反接続側コイルエンド１９ｂ側に配置しているため、その分、接続側での接続導体接続における作業性を改善できる。

（第２の実施形態の変形例１，２）
次に、第２の実施形態の変形例１，２について説明する。以下では、前述した第２の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図５は第２の実施形態の変形例１に係る回転電機の電機子巻線の１相分を示す展開模式図である。図６は第２の実施形態の変形例２に係る回転電機の電機子巻線の１相分を示す展開模式図である。

第２の実施形態の変形例１，２は、接続側コイルエンド１９ａにおいて並列回路２と接続する口出し接続導体２１および極間ジャンパ線２０ａ’の位置が、第２の実施形態の場合と異なる。

第２の実施形態の変形例１，２においては、第１および第３の並列回路（並列回路１，３）は、上下コイル片１５，１６が第２の実施形態の場合と同様に接続されているが、並列回路２は、接続される口出し接続導体２１および極間ジャンパ線２０ａ’の位置や上下コイル片１５，１６の口出し接続導体２１からの接続順が第２の実施形態の場合とは異なる。

第２の実施形態の変形例１（図５）では、並列回路２は、第１の相帯１７においては、上下コイル片１５，１６が口出し接続導体２１と極間ジャンパ線２０ａ’との間にて４本のジャンパ線２０ｂを経由して接続されており、当該口出し接続導体２１からの接続順で表すと、上コイル片１５の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、８，１１，２，５番目の順になるように、かつ、下コイル片１６の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、２，１１，８，５番目の順になるように接続される。

また、並列回路２は、第２の相帯１８においては、上下コイル片１５，１６が口出し接続導体２１と極間ジャンパ線２０ａ’との間にて４本のジャンパ線２０ｂを経由して接続されており、当該口出し接続導体２１からの接続順で表すと、下コイル片１６の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、８，１１，２，５番目の順になるように、かつ、上コイル片１５の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、２，１１，８，５番目の順になるように接続される。

ここで、相帯内の上下コイル片１５，１６の相対位置を極中心からの位置で表した場合の、各並列回路の上下コイル片１５，１６の位置と接続順をまとめると、表５のようになる。表中の並列回路毎に付された１〜１６の数値は、端子側の口出し接続導体２１の位置からの接続順を示している。

表５に示されるように、各並列回路の上下コイル片１５，１６が配置される位置は第２の実施形態の表４と同様であるが、並列回路２の上下コイル片１５，１６の口出し接続導体２１からの接続順が表４と異なることがわかる。

一方、第２の実施形態の変形例２（図６）では、並列回路２は、第１の相帯１７においては、上下コイル片１５，１６が口出し接続導体２１と極間ジャンパ線２０ａ’との間にて４本のジャンパ線２０ｂを経由して接続されており、当該口出し接続導体２１からの接続順で表すと、上コイル片１５の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、２，５，８，１１番目の順になるように、かつ、下コイル片１６の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、８，５，２，１１番目の順になるように接続される。

また、並列回路２は、第２の相帯１８においては、上下コイル片１５，１６が口出し接続導体２１と極間ジャンパ線２０ａ’との間にて４本のジャンパ線２０ｂを経由して接続されており、当該口出し接続導体２１からの接続順で表すと、下コイル片１６の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、２，５，８，１１番目の順になるように、かつ、上コイル片１５の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、８，５，２，１１番目の順になるように接続される。

ここで、相帯内の上下コイル片１５，１６の相対位置を極中心からの位置で表した場合の、各並列回路の上下コイル片１５，１６の位置と接続順をまとめると、表６のようになる。表中の並列回路毎に付された１〜１６の数値は、端子側の口出し接続導体２１の位置からの接続順を示している。

表６に示されるように、各並列回路の上下コイル片１５，１６が配置される位置は第２の実施形態の表４や第２の実施形態の変形例１の表５と同様であるが、並列回路２の上下コイル片１５，１６の口出し接続導体２１からの接続順が表４や表５と異なることがわかる。

上述した第２の実施形態の変形例１，２では、第２の実施形態の場合と比較すると、接続側コイルエンド１９ａにおける並列回路２の口出し接続導体２１とジャンパ線２０ａの取り付け位置が異なるが、どちらの変形例においても、３相分の電機子巻線を配置した場合に、接続導体が５本以上密集する箇所がないため、その部分の空間が広くなり、接続導体の接続のための作業性が改善され、接続部の絶縁性、固定強度の確保が容易になるとともに、冷却ガスを流すための空間を確保することができ、導体を流れる電流によるジュール損やもれ磁束によって生じる渦電流損による発熱を抑えることができ、より信頼性の高い電機子巻線を提供できる。

なお、各実施形態においては、説明の都合上、上コイル片１５と下コイル片１６とを区別して記載したが、上コイル片１５と下コイル片１６とを入れ替えた場合にも、同様の効果が得られ、また、相帯内のコイル片の接続の順序についても、１から１２の昇順で記載したものに対して、１２から１の降順に入れ替えた場合にも、同様の効果が得られる。

以上詳述したように、各実施形態によれば、鉄心に設けられた７２個のスロットに納められる３相２極の２層巻きの３並列回路を有する回転電機の電機子巻線において、接続部の過熱を抑制できる電機子巻線を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…電機子、１２…電機子鉄心、１３…スロット、１５…上コイル片、１５ａ…第１の相帯の上コイル片、１５ｂ…第２の相帯の上コイル片、１６…下コイル片、１６ａ…第１の相帯の下コイル片、１６ｂ…第２の相帯の下コイル片、１７…第１の相帯、１８…第２の相帯、１９ａ…接続側コイルエンド、１９ｂ…反接続側コイルエンド、２０ａ，２０ｂ…ジャンパ線、２０ａ’…極間ジャンパ線、２１…口出し導体、９１…接続導体密集部分。

Claims (9)

1. 鉄心に設けられた７２個のスロットに納められる３相２極の２層巻き電機子巻線であって、
   当該巻線の各相は、第１及び第２の相帯からなる２つの相帯に分けられた３つの並列回路を有し、各並列回路は接続側コイルエンド及び反接続側コイルエンドでそれぞれ互いに直列接続される上コイル片と下コイル片の２つのコイル片からなり、
   接続側コイルエンドのコイルピッチと反接続側コイルエンドのコイルピッチとの差が２であり、
   一つの相帯中の上下コイル片の相対位置を極中心から順に数えた位置で表した場合に、第１及び第３の並列回路の上下コイル片が、極中心から１，３，４，６，７，９，１０，１２番目の位置に配置され、第２の並列回路の上下コイル片が、極中心から２，５，８，１１番目の位置に配置され、
   極中心から１番目の位置にある上コイル片と、極中心から１０番目の位置にある下コイル片とが接続され、
   極中心から１番目の位置にある下コイル片と、極中心から１０番目の位置にある上コイル片とが接続されている、
   回転電機の電機子巻線。
2. 請求項１に記載の回転電機の電機子巻線において、
   各相の巻線口出し部において隣り合って並ぶ接続導体の数が２本以下となるように構成されている、
   回転電機の電機子巻線。
3. 請求項１又は２に記載の回転電機の電機子巻線において、
   接続側コイルエンドのコイルピッチが反接続側コイルエンドのコイルピッチよりも２小さく、
   前記第１の並列回路は、前記第１の相帯において、口出し接続導体からの接続順で表すと上コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１２，１０，９，７，６，４，３，１番目の順になるように、かつ、下コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１，３，４，６，７，９，１０，１２番目の順になるように接続されており、
   前記第３の並列回路は、前記第２の相帯において、口出し接続導体からの接続順で表すと下コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１２，１０，９，７，６，４，３，１番目の順になるように、かつ、上コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１，３，４，６，７，９，１０，１２番目の順になるように接続されており、
   前記第２の並列回路は、前記第１の相帯においては、口出し接続導体からの接続順で表すと上コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１１，８，５，２番目の順になるように、かつ、下コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、２，５，８，１１番目になるように接続され、前記第２の相帯においては、下コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１１，８，５，２番目の順になるように、かつ、上コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、２，５，８，１１番目の順になるように接続されている、
   回転電機の電機子巻線。
4. 請求項１又は２に記載の回転電機の電機子巻線において、
   反接続側コイルエンドのコイルピッチが接続側コイルエンドのコイルピッチよりも２小さく、
   前記第１の並列回路は、前記第１の相帯において、口出し接続導体からの接続順で表すと上コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１２，１，３，４，６，７，９，１０番目番目の順になるように、かつ、下コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１，３，４，６，７，９，１０，１２番目の順になるように接続されており、
   前記第３の並列回路は、前記第２の相帯において、口出し接続導体からの接続順で表すと下コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１２，１，３，４，６，７，９，１０番目の順になるように、かつ、上コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１２，１０，９，７，６，４，３，１番目の順になるように接続されており、
   前記第２の並列回路は、前記第１の相帯においては、口出し接続導体からの接続順で表すと上コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、５，８，１１，２番目の順になるように、かつ、下コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、５，２，１１，８番目になるように接続され、前記第２の相帯においては、口出し接続導体からの接続順で表すと下コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、５，８，１１，２番目の順になるように、かつ、上コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、５，２，１１，８番目の順になるように接続されている、
   回転電機の電機子巻線。
5. 請求項１又は２に記載の回転電機の電機子巻線において、
   反接続側コイルエンドのコイルピッチが接続側コイルエンドのコイルピッチよりも２小さく、
   前記第１の並列回路は、前記第１の相帯において、口出し接続導体からの接続順で表すと上コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１２，１，３，４，６，７，９，１０番目番目の順になるように、かつ、下コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１，３，４，６，７，９，１０，１２番目の順になるように接続されており、
   前記第３の並列回路は、前記第２の相帯において、口出し接続導体からの接続順で表すと下コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１２，１，３，４，６，７，９，１０番目の順になるように、かつ、上コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１２，１０，９，７，６，４，３，１番目の順になるように接続されており、
   前記第２の並列回路は、前記第１の相帯においては、口出し接続導体からの接続順で表すと上コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、８，１１，２，５番目の順になるように、かつ、下コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、２，１１，８，５番目になるように接続され、前記第２の相帯においては、口出し接続導体からの接続順で表すと下コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、８，１１，２，５番目の順になるように、かつ、上コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、２，１１，８，５番目の順になるように接続されている、
   回転電機の電機子巻線。
6. 請求項１又は２に記載の回転電機の電機子巻線において、
   反接続側コイルエンドのコイルピッチが接続側コイルエンドのコイルピッチよりも２小さく、
   前記第１の並列回路は、前記第１の相帯において、口出し接続導体からの接続順で表すと上コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１２，１，３，４，６，７，９，１０番目番目の順になるように、かつ、下コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１，３，４，６，７，９，１０，１２番目の順になるように接続されており、
   前記第３の並列回路は、前記第２の相帯において、口出し接続導体からの接続順で表すと下コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１２，１，３，４，６，７，９，１０番目の順になるように、かつ、上コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、１２，１０，９，７，６，４，３，１番目の順になるように接続されており、
   前記第２の並列回路は、前記第１の相帯においては、口出し接続導体からの接続順で表すと上コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、２，５，８，１１番目の順になるように、かつ、下コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、８，５，２，１１番目になるように接続され、前記第２の相帯においては、口出し接続導体からの接続順で表すと下コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、２，５，８，１１番目の順になるように、かつ、上コイル片の極中心から数えた相帯内のスロット位置が、８，５，２，１１番目の順になるように接続されている、
   回転電機の電機子巻線。
7. 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の回転電機の電機子巻線において、
   相帯内でコイル片を接続するジャンパ線が接続側コイルエンドに設けられておらず、反接続側コイルエンドにのみ設けられている、
   回転電機の電機子巻線。
8. 請求項４乃至７のいずれか１項に記載の回転電機の電機子巻線において、
   前記第２の並列回路は、前記第１の相帯においては、極中心から数えた相帯内のスロット位置が１１番目ではない上コイル片が口出し接続導体に接続されており、前記第２の相帯においては、極中心から数えた相帯内のスロット位置が２番目ではない上コイル片が口出し接続導体に接続されている、
   回転電機の電機子巻線。
9. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電機子巻線において、
   上コイル片と下コイル片とを入れ替えた構成、もしくは、接続の順序を１から１２の昇順に対して１２から１の降順に入れ替えた構成になっている、
   回転電機の電機子巻線。

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